Adakah Bumi lain wujud di suatu tempat di galaksi kita? Dengan pujian kapal angkasa Kepler baru-baru ini, para astronom semakin dekat dan semakin hampir untuk mencari planet berukuran Bumi di orbit seperti Bumi. Tetapi setelah carian berjaya, soalan seterusnya yang mendorong penyelidikan adalah: Adakah planet itu dapat dihuni? Adakah ia mempunyai suasana seperti Bumi? Menjawab soalan-soalan itu tidak akan mudah. Tetapi teleskop untuk tugas tersebut adalah James Webb Space Telescope (JWST), yang ditetapkan untuk pelancaran yang dirancang pada tahun 2013. Dua penyelidik baru-baru ini mengkaji kemampuan JWST untuk mencirikan atmosfer planet-planet seperti Bumi yang hipotetis, dan mendapati ini adalah teleskop yang akan dapat mengesan gas-gas tertentu yang disebut biomarker, seperti ozon dan metana, untuk dunia seukuran Bumi. (Lihat artikel berkaitan kami: Soal Jawab bersama Dr. John Mather di JWST.)
Oleh kerana cermin dan lokasinya yang besar di titik L2 di angkasa lepas, Teleskop Angkasa James Webb akan menawarkan para astronom kemungkinan sebenar untuk mencari jawapan mengenai kebiasaan dunia seperti Bumi yang berdekatan, kata Lisa Kaltenegger dari Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrophysics dan Wesley Traub dari Jet Propulsion Laboratory. "Kita harus benar-benar beruntung untuk menguraikan atmosfer planet mirip Bumi semasa acara transit sehingga kita dapat mengatakannya seperti Bumi," kata Kaltenegger. "Kita perlu menambahkan banyak transit untuk melakukannya - beratus-ratus daripadanya, bahkan untuk bintang yang hampir 20 tahun cahaya."
"Walaupun sukar, akan menjadi usaha yang sangat menggembirakan untuk mencirikan atmosfer planet yang jauh," tambahnya.
Dalam peristiwa transit, planet luar angkasa yang jauh melintasi depan bintangnya seperti yang dilihat dari Bumi. Ketika planet ini bergerak, gas di atmosfernya menyerap sebahagian kecil cahaya bintang, meninggalkan cap jari khusus untuk setiap gas. Dengan membelah cahaya bintang menjadi pelangi warna atau spektrum, para astronom dapat mencari cap jari tersebut. Kaltenegger dan Traub mengkaji sama ada cap jari tersebut dapat dikesan oleh JWST.
Teknik transit sangat mencabar. Sekiranya Bumi seukuran bola keranjang, atmosfer akan setipis selembar kertas, jadi isyarat yang dihasilkan sangat kecil. Lebih-lebih lagi, kaedah ini hanya berfungsi apabila planet ini berada di hadapan bintangnya, dan setiap transit berlangsung paling lama selama beberapa jam.
Kaltenegger dan Traub pertama kali menganggap dunia seperti Bumi mengorbit bintang seperti Matahari. Untuk mendapatkan isyarat yang dapat dikesan dari satu transit, bintang dan planet harus sangat dekat dengan Bumi. Satu-satunya bintang seperti Matahari yang cukup dekat adalah Alpha Centauri A. Belum ada dunia seperti itu yang dijumpai, tetapi teknologi kini hanya mampu mengesan dunia bersaiz Bumi.
Kajian itu juga mempertimbangkan planet yang mengorbit bintang kerdil merah. Bintang seperti itu, yang disebut jenis M, adalah yang paling banyak terdapat di Bima Sakti - jauh lebih biasa daripada bintang jenis kuning seperti Matahari. Mereka juga lebih sejuk dan lebih redup daripada Matahari, juga lebih kecil, yang menjadikan penemuan planet seperti Bumi yang melintasi bintang M. lebih mudah.
Dunia seperti Bumi harus mengorbit dekat kerdil merah agar cukup hangat untuk air cair. Akibatnya, planet ini akan mengorbit lebih cepat dan setiap transit akan berlangsung beberapa jam hingga beberapa minit. Tetapi ia akan mengalami lebih banyak transit dalam jangka masa tertentu. Ahli astronomi dapat meningkatkan peluang mereka untuk mengesan atmosfera dengan menambahkan isyarat dari beberapa transit, menjadikan bintang kerdil merah menjadi sasaran menarik kerana transit mereka lebih kerap.
Dunia seperti Bumi yang mengorbit bintang seperti Matahari akan menjalani transit 10 jam sekali setiap tahun. Mengumpul pemerhatian transit selama 100 jam akan memakan masa 10 tahun. Sebaliknya, Bumi yang mengorbit bintang kerdil merah bersaiz pertengahan akan menjalani transit satu jam setiap 10 hari. Mengumpul pemerhatian transit selama 100 jam akan memakan masa kurang dari tiga tahun.
"Bintang kerdil merah yang berdekatan menawarkan kemungkinan terbaik untuk mengesan biomarker di atmosfer Bumi yang melintas," kata Kaltenegger.
"Pada akhirnya, pengimejan langsung - mempelajari foton cahaya dari planet itu sendiri - mungkin membuktikan kaedah yang lebih kuat untuk mencirikan atmosfer dunia seperti Bumi daripada teknik transit," kata Traub.
Kajian langsung telah digunakan untuk membuat peta suhu kasar planet ekstrasolar gergasi yang sangat panas. Dengan instrumen generasi seterusnya, ahli astronomi dapat mempelajari komposisi atmosfera, bukan hanya suhu. Pencirian "titik biru pucat" adalah langkah seterusnya dari sana, sama ada dengan menambahkan ratusan transit satu planet atau dengan menyekat cahaya bintang dan menganalisis cahaya planet secara langsung.
Dalam senario kes terbaik, Alpha Centauri A mungkin mempunyai planet seperti Bumi yang sedang transit yang belum ada yang dapat dilihat. Kemudian, ahli astronomi hanya memerlukan segelintir transit untuk menguraikan atmosfer planet itu dan mungkin mengesahkan adanya Bumi kembar pertama.
Sumber: Harvard Center For Astrophysics
